Em geral, a distribuição global das artérias pulmonares e veias segue um padrão semelhante ao das vias aéreas. Artérias pulmonares tendem ser pareadas com brônquio de tamanho semelhante; a comparação é menos evidente para veias pulmonares.

Além de artérias pulmonares e veias, os pulmões possuem uma circulação brônquica, com artérias bronquiais que surgem da aorta e artérias intercostais.

A circulação pulmonar é, portanto, dupla: via artéria pulmonar e via artérias brônquicas, que são ramos da aorta. Estas duas circulações são muito diferentes quanto aos seus tamanhos, suas origens e suas funções.

A circulação brônquica parece ser menos importante, pois sua eliminação num transplante pulmonar não causa qualquer problema; ao que parece, esta circulação brônquica participa da defesa das vias aéreas e do metabolismo pulmonar, suplementando a circulação pulmonar quando esta não pode fazê-lo adequadamente.

A artéria pulmonar é a principal fonte de sangue para o pulmão, mas as artérias brônquicas, ramos da aorta, são responsáveis pela nutrição do sistema respiratório humano.

Pela artéria pulmonar percorre todo o débito cardíaco, correspondente ao sangue venoso misto. Todo o retorno venoso circula pela artéria pulmonar e seus ramos, de modo que sua obstrução causa problemas que podem ser fatais.

A artéria pulmonar ramifica-se logo após sua emergência a partir do ventrículo direito, gerando os ramos principais direito e esquerdo. Cada ramo divide-se em oito geração de vasos arteriais bastante elásticos, com diâmetros maiores que 2 cm. Os ramos distais têm diâmetros entre 2 cm e 30 mm e correspondem às pequenas artérias que correm nas paredes das vias aéreas em direção aos alvéolos; à medida em que vão surgindo os bronquíolos, essas pequenas artérias vão se dividindo.

A árvore brônquica e o sistema arterial pulmonar se assemelham um ao outro em tamanho e em padrão de ramificação até o nível das divisões associadas com as trocas gasosas. O sistema arterial termina gerando arteríolas, cada arteríola penetra num ácino individual. As arteríolas fornecem sangue para a rede capilar extensa que percorre o septo entre os alvéolos. Os capilares drenam para vênulas pulmonares que seguem para a periferia dos lóbulos. As vênulas drenam para as veias que confluem para 4 veias pulmonares principais que terminam no átrio esquerdo.

As arteríolas pulmonares não se anastomosam entre si, mas podem se comunicar diretamente com as veias pulmonares através de canais anastomóticos relativamente grandes. O sangue que percorre esses canais não é exposto ao ar alveolar, de modo que persiste venoso, indo misturar-se com aquele normalmente arterializado nas demais regiões pulmonares, compondo parte do chamado "shunt fisiológico".

Na cirrose hepática, grandes volumes de sangue podem seguir por estes shunts, resultando em hipoxemia por falta de exposição do sangue venoso ao ar alveolar rico em oxigênio. Além dessa via, algum sangue venoso deixa de percorrer os capilares, como aquele oriundo das veias brônquicas e das veias esofagianas inferiores, as quais normalmente deságuam nas veias pulmonares ou no átrio esquerdo.

Ocasionalmente, pode haver drenagem anômala do seio coronariano ou do sistema da veia ázigos (e também de Tebézius), as quais drenam sangue venoso coronariano para o ventrículo esquerdo.

Em conjunto, esses shunts representam apenas 3 a 5% do débito cardíaco, fazendo com que a PO₂, arterial seja 5 a 10 mmHg menor que a PO₂ do sangue que deixa o alvéolo.

A Circulação Brônquica

Foi Leonardo da Vinci quem primeiro identificou a circulação brônquica, indicando algumas condições que ampliam esta circulação, como o abcesso pulmonar, por exemplo.

Virchow propôs o conceito atual de que a circulação brônquica ajuda a preservar a função dos pulmões lesados por obstrução da artéria pulmonar.

A circulação brônquica irriga brônquios, traquéia, vias aéreas intrapulmonares, feixes broncovasculres, nervos, linfonodos regionais e a pleura visceral.

As veias brônquicas das vias aéreas superiores juntam-se às veias sistêmicas no coração direito, enquanto que as veias brônquicas que drenam as vias aéreas intrapulmonares deságuam no átrio esquerdo. Esse sangue que drena para o coração esquerdo é conhecido como "colaterais pulmonares".

Estão descritas 3 artérias brônquicas, sendo duas para o pulmão esquerdo e uma para o direito, nascendo diretamente da aorta ou de artérias intercostais; a artéria mamária e até as artérias coronárias podem, muito raramente, servir de origem destas artérias brônquicas.

Os primeiros ramos brônquicos se dirigem para o esôfago, para linfonodos hilares e para nervos vagos; penetram nos pulmões pelo hilo, onde apresentam um diâmetro médio de 1,5 mm.

Ramos da artéria brônquica seguem pela parede das vias aéreas até atingirem, os bronquíolos terminais, anastomosando livremente entre si de modo a formar um plexo no espaço peribrônquico.